匹配器損耗功率的計算方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種匹配器損耗功率的計算方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體材料的刻蝕機和等離子體增強化學(xué)氣相沉積的設(shè)備中，射頻功率電源被用來激勵等離子體。而工藝過程的結(jié)果往往和等離子體吸收的射頻功率緊密相關(guān)。因此，準確地了解等離子體吸收的射頻功率，并能夠?qū)崟r進行控制，是非常重要的。
[0003]在整個射頻功率饋入系統(tǒng)中，射頻電源匹配器是一個重要而不可省略的設(shè)備，但是往往相當(dāng)一部分的射頻電源的功率會消耗到匹配器中導(dǎo)致發(fā)熱。通常只能從射頻電源中獲得其凈輸出功率(即入射功率一反射功率)。而實際被等尚子體吸收的功率=凈輸出功率一匹配器消耗功率一電極或電感線圈中消耗的功率。因此，準確定量的了解匹配器吸收的功率可以幫助了解等離子體吸收的射頻功率，從而對相應(yīng)工藝過程定量的控制是很有幫助的。
[0004]直接用電壓電流探頭對匹配器中消耗功率的準確測量的實現(xiàn)是非常困難的，因為高功率的射頻環(huán)境很有可能影響測量電路中的器件，導(dǎo)致產(chǎn)生一定的干擾信號，并且測量電路中的器件可能對匹配器的性能產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0006]為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種匹配器損耗功率的計算方法，該方法能夠準確地測量匹配器的實時損耗功率，且該方法易于實現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明的第二個目的在于提供一種匹配器損耗功率的計算裝置。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實施例提出了一種匹配器損耗功率的計算方法，包括以下步驟:當(dāng)負載設(shè)備工作時，通過與所述匹配器相連的光纖溫度傳感器檢測匹配器內(nèi)電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度，其中，負載設(shè)備通過匹配器與射頻電源相連；在負載設(shè)備所處的環(huán)境溫度和風(fēng)冷速度不變時，從預(yù)存的功率-溫度關(guān)系表中查詢與檢測到的匹配器內(nèi)電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度對應(yīng)的實時功率值；以及將實時功率值作為匹配器實時的損耗功率。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實施例的匹配器損耗功率的計算方法，在負載工作時，通過光纖溫度傳感器檢測匹配器內(nèi)電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度，并通過查詢預(yù)存的功率-溫度關(guān)系表得到與該電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度對應(yīng)的實時功率值，將該實時功率值作為匹配器實時的損耗功率。因此，該方法能夠準確地測量匹配器的實時損耗功率，且易于實現(xiàn)，另外，使用光纖溫度傳感器能夠準確測量溫度值，并且，光纖溫度傳感器只傳播光信號，因此不會對匹配器工作產(chǎn)生影響，也不會對匹配器工作產(chǎn)生影響。
[0010]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的匹配器損耗功率的計算方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0011 ] 在一些示例中，所述功率-溫度關(guān)系表通過試驗方式得到，具體包括:向匹配器輸入直流電源，調(diào)整所述直流電源的輸出功率，測量每個輸出功率下所述匹配器內(nèi)電感線圈的溫度和/或環(huán)境溫度；根據(jù)每個輸出功率和每個輸出功率下所述匹配器內(nèi)電感線圈的溫度和/或環(huán)境溫度建立所述功率-溫度關(guān)系表。
[0012]在一些示例中，所述負載設(shè)備為半導(dǎo)體材料的刻蝕機和等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備。
[0013]本發(fā)明第二方面的實施例還提供了一種匹配器損耗功率的計算裝置，包括:匹配器；射頻電源；負載設(shè)備，所述負載設(shè)備通過所述匹配器與所述射頻電源相連；光纖溫度傳感器，所述光纖溫度傳感器與所述匹配器相連，以在所述負載設(shè)備工作時，檢測所述匹配器內(nèi)電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度；處理器，所述處理器與所述光纖溫度傳感器相連，用于在負載設(shè)備所處環(huán)境溫度和風(fēng)冷速度不變時，從預(yù)存的功率-溫度關(guān)系表中查詢與檢測到的所述匹配器內(nèi)電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度對應(yīng)的實時功率值，以及將所述實時功率值作為所述匹配器實時的損耗功率。
[0014]根據(jù)本發(fā)明實施例的匹配器損耗功率的計算裝置，在負載工作時，通過光纖溫度傳感器檢測匹配器內(nèi)電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度，并通過查詢預(yù)存的功率-溫度關(guān)系表得到與該電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度對應(yīng)的實時功率值，將該實時功率值作為匹配器實時的損耗功率。該裝置通過光纖溫度傳感器能夠準確地檢測出電感線圈的實時溫度和/或環(huán)境溫度，不受匹配器內(nèi)高頻電磁場影響，并且不會對匹配器工作產(chǎn)生影響，因此，可以準確地測量匹配器的實時損耗功率，另外，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。
[0015]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的匹配器損耗功率的計算裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0016]在一些示例中，所述功率-溫度關(guān)系表通過試驗方式得到，具體包括:向匹配器輸入直流電源，調(diào)整所述直流電源的輸出功率，測量每個輸出功率下所述匹配器內(nèi)電感線圈的溫度和/或環(huán)境溫度；根據(jù)每個輸出功率和每個輸出功率下所述匹配器內(nèi)電感線圈的溫度和/或環(huán)境溫度建立所述功率-溫度關(guān)系表。
[0017]在一些示例中，所述負載設(shè)備為半導(dǎo)體材料的刻蝕機和等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備。
[0018]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的匹配器損耗功率的計算方法的流程圖；以及
[0021]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的匹配器損耗功率的計算裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實施方式】
[0022]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0023]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的匹配器損耗功率的計算方法及裝置。
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的匹配器損耗功率的計算方法的流程圖。如圖1所示，該方法包括以下步驟:
[0025]步驟S101，當(dāng)負載設(shè)備工作時，通過與匹配器相連的光纖溫度傳感器檢測匹配器內(nèi)電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度，其中，負載設(shè)備通過匹配器與射頻電源相連。
[0026]該步驟即實時測量過程。其中，在本發(fā)明的一個實施例中，負載設(shè)備例如為但不限于半導(dǎo)體材料的刻蝕機和等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備。
[0027]具體地說，匹配器消耗的射頻功率的主要部分是來自于其內(nèi)的電感線圈。在有風(fēng)冷的條件下，根據(jù)匹配器內(nèi)射頻功率的不同，匹配器內(nèi)電感線圈的溫度和/或環(huán)境溫度往往在室溫到150攝氏度之間變化。而當(dāng)負載設(shè)備所處的機房的室溫(即負載設(shè)備所處的環(huán)境溫度)和風(fēng)冷速度一定(不變)時，匹配器內(nèi)電感線圈的溫度和/或環(huán)境溫度和射頻功率具有一定的關(guān)系。因此，在本發(fā)明的一個實施例中，例如通過與匹配器相連的光纖溫度傳感器檢測匹配器內(nèi)電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度，光纖溫度傳感器的溫度探頭由晶體和石英光纖組成，其測量的準確度和測溫范圍(-40?250攝氏度)均比較適合。如上所述，光纖溫度傳感器具有較寬的溫度測量范圍及較高的精確度，可以準確檢測溫度值，并且光纖溫度傳感器只傳播光信號，不使用電學(xué)元件，因此，其不受匹配器內(nèi)高頻電磁場的影響，也不會對匹配器的工作產(chǎn)生影響。
[0028]步驟S102，在負載設(shè)備所處的環(huán)境溫度和風(fēng)冷速度不變時，從預(yù)存的功率-溫度關(guān)系表中查詢與檢測到的匹配器內(nèi)電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度對應(yīng)的實時功率值。例如，在負載設(shè)備所處的機房的室溫和風(fēng)冷速度一定時，將得到的匹配器內(nèi)電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度與預(yù)存的功率-溫度關(guān)系表進行比對，得到實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度對應(yīng)的實時功率值，該實時功率值即為匹配器實時的損耗功率。
[0029]其中，在本發(fā)明的一個實施例中，例如通過試驗方式得到功率-溫度關(guān)系表，也即穩(wěn)態(tài)測量過程，具體包括以下步驟:
[0030]步驟1:向匹配器輸入直流電源，調(diào)整直流電源的輸出功率，例如利用光纖溫度傳感器測量每個輸出功率下匹配器內(nèi)電感線圈的溫度和/或環(huán)境溫度。當(dāng)然需要說明的是，在穩(wěn)態(tài)測量過程中，負載設(shè)備不工作。
[0031]步驟2:根據(jù)每個輸出功率和每個輸出功率下匹配器內(nèi)電感線圈的溫度和/或環(huán)境溫度建立功率-溫度關(guān)系表。
[0032]換言之，即改變直流電源的輸出功率，測量在不同輸出功率下匹配器內(nèi)電感線圈的溫度和/或環(huán)境溫度，并對得到的多組功率及對應(yīng)的溫度進行標定、統(tǒng)計，進而建立功率-溫度關(guān)系表。
[0033]步驟S103，將實時功率值作為匹配器實時的損耗功率。
[0034]綜上，根據(jù)本發(fā)明實施例的匹配器損耗功率的計算方法，在負載工作時，通過光纖溫度傳感器檢測匹配器內(nèi)電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度，并通過查詢預(yù)存的功率-溫度關(guān)系表得到與該電感線圈的實時溫度和/或?qū)崟r環(huán)境溫度對應(yīng)的實時功率值，將該實時功率值作為匹配器實時的損耗功率。因此，該方法能夠準確地測量匹配器的實時損耗功率，且易于實現(xiàn)，另外，使用光纖溫度傳感器能夠準確測量溫度值，并且，光纖溫度傳感器只傳播光信號，因此，不受匹配器內(nèi)高頻電磁場影響，也不會對匹配器工作產(chǎn)生影響。
[0035]本發(fā)明的進一步實施例還提供了一種匹配器損耗功率的計算裝置。
[0036]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的匹配器損耗功率的計算裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。首先，如圖2(a)所示，該裝置包括匹配器210、射頻電源220、負載設(shè)備230、光纖溫度傳感器240和處理器250。
[0037]其中，負載設(shè)備230